Mundarija kirish Asosiy qism

Asosiy qism
2.1 Yog’larni gidrogenlash jarayonining nazariyasi, katalitik gidrogenlash mexanizmi va kinetikasi. Geterogen kataliz nazariyasi
Aholi soni oshib borgani sari va tabiiy sariyog’ olish imkonining cheklanganligi sababli margarin mahsulotlariga bo’lgan talab kundan kunga oshib bormoqda. Shu bilan birga sovun, oziqaviy SAMlar, stearin, palmitin va shu kabi mahsulotlarga ham ehtiyoj ko’payib bormoqda. O’z navbatida bu mahsulotlarning asosiy xom ashyolari bo’lgan qattiq yog’larga ham talab oshmoqda.
.
To’yinmagan birikmalarning gidrogenlash jarayonida katalizatorning roli.
Kupgina kimyoviy reaksiyalar mavjud termodinamik ta’sirlar tufayli odatdagi sharoitlarda juda past tezlikda kechadi. Katalizator esa jarayonlarni termodinamik tezlashtiradi.
To’yinmagan moddalarni gidrogenlanish reaksiyasi dastlab oraliq bog’larni uzilishi va yangi oraliq bog’larni hosil bo’lishi bilan boshlanadi:
N₂ ↔ N + H;

• 
  CH = CH - ↔ - CH – CH - ;
  

• 
  C H – CH - + H ↔ -CH₂ – CH -
  

• 
  C H2 –CH - + H ↔ - CH₂ – CH₂ -
  

Molekuladagi oraliq bog’larni uzilishi uchun ma’lum miqdordagi energiya sarfi talab etiladi. Vodorod molekulasidagi oraliq bog’ni uzish uchun 436 kJ/mol’, bitta qo’shbog’li uglerod zanjiridagi etilen qo’shbog’ini uzish uchun esa – 271 kJ/mol’ energiya sarf bo’ladi. Shunday qilib, yuqorida ko’rsatilgan sxema bo’yicha oraliq bog’larni uzish va yangi bog’larni hosil qilish uchun 700 kJ/mol’dan kam bo’lmagan energiya sarf bo’lar ekan. Bo’nday energiya zahirasini ta’minlash uchun organik birikmalarni parchalaydigan darajadagi harorat zarur bo’ladi.

Kimyoviy reaksiyalar energetikasi va kinetikasiga oid ilmiy izlanaishlarda ko’rsatilishicha, eski kimyoviy bog’larni uzish va yangilarini hosil bo’lishi bosqichma-bosqich sodir bo’lar ekan. Bo’nda har bir birlashayotgan molekulalar jufti dastlab, sistemani dastlabki va oxirgi holatlari oralig’ida bo’lgan konfigurasiyani hosil qiladi.
Reaksiyaga kirishayotgan molekulaning ushbu konfigurasiyasi “o’tish holati”, “aktivlangan kompleks” deb ataladi.

• 
  C H = CH - + H H↔ - CH – CH ↔ - CH₂ – CH₂-
  

H H
Aktivlangan kompleks

Aktivlangan kompleksda dastlab atomlararo bog’ hali uzilmagan, lekin reaksiya mahsuloti uchun xarakterli bo’lgan yangi kimyoviy bog’ shakllangan bo’ladi. Shuning uchun, aktivlangan kompleksni hosil bo’lishi uchun zarur bo’lgan energiya molekuladagi bog’ni uzish uchun zarur bo’lgan energiyadan kichik bo’ladi. Etilen bog’lariga vodorod molekulasini birikish ekzotermik reaksiyasi
bog’larni uzish energiyasi bog’larni uzish energiyasining 30% ni tashkil etadi.
E = 0.3(436+271) = 212 kJ/mol’
Shu sababli, sistemada reaksiyaga kirishayotgan molekulaning aktivlanish energiyasi, kimyoviy reaksiya sodir bo’lishi uchun juda kam hisoblanadi. Har qanday katalizatorsiz olib boriladigan gidrogenlash reaksiyasi 200 º S haroratda sodir bo’lmaydi. Hatto 600 º Cda ham 10 ta molekulalar to’qnashuvidan faqat bittasida kimyoviy reaksiya sodir bo’ladi.
Reaksiya aktivlanish energiyasining pasayishi va reaksiyaning tezlashuvi albatta katalizator ishtirokida namoyon bo’ladi. Mavjud molekulalar katalitik yuzaga xemosorbsiyalanadi va aktivlangan kompleks hosil qiladi. O’zaro ta’sir etish natijasida katalizator yuzasidagi aktiv markazlar kuchi ta’sirida adsorbsiyalangan molekuladagi atomlararo bog’lar kuchsizlanadi, hatto uzilishgacha boradi. Natijada aktivlangan molekulaning reaksion qobiliyati oshadi va kimyoviy reaksiyaning aktivlanish energiya kamayib, kichik energiyasi zaxirasida ham molekulalarning o’zaro ta’sir qilishiga sharoit yaratiladi.
Geterogen – katalitik gidrogenlash mexanizmiga ko’ra, katalizator va reagentlar o’zaro aktivlangan komplekslari I va II ni hosil qiladi.
H katalizator H H

K
Aktivlangan komnleks I

-CH= CH - _katalizator - CH CH -
K
Aktivlangan kompleks II I+H CH CH-


N H

III -CH₂-CH₂- + katalizator (K)

Zamonaviy nikelli geterogen katalizatorlar etilen bog’larini gidrogenlash reaksiyasining aktivlanish energiyasini ancha kamaytiradi. Bu sanoat sharoitida yetarli tezlikdagi gidrogenlash jarayonini vodorod bosimi 0.05-0.3 MPa,suspenziyalangan yuqori dispersli katalizator konsentrasiyasi 0.005-0.01%

(yuqori aktiv nikel’ hisobida) bo’lganda, hatto, 120-130 ºC da ham olib borish imkonini beradi.